科学家首次探测到核反应堆停机后的"幽灵式余辉"

德国马克斯·普朗克核物理研究所领导的双乔兹实验合作组科学家，首次完成了对反应堆停机状态下残余反中微子辐射的测量。研究表明，即便反应堆已经停机，反中微子探测器依然能够捕捉到相关信息。这一成果有望为反应堆监测、核安全与核保障开辟全新途径，相关论文近日发表于《物理评论快报》。

 

此次测量在法国北部的乔兹核电站开展。双乔兹探测器被埋于地下，距离核电站两座反应堆堆芯约400米。探测器内部装有30多立方米的液体闪烁体，当反中微子与其发生相互作用时，该物质便会产生微弱的闪光。马克斯·普朗克核物理研究所OMINA独立研究组的蒂埃里·拉瑟尔解释称，反中微子与物质发生相互作用的概率极低，但一旦在双乔兹探测器内部发生反应，就会产生特征性的双光信号，从而得以和背景噪声事件区分开来。依靠这一独特信号，科学家就能够识别出源自反应堆的反中微子。

 

研究人员重点分析了这两座反应堆完全停机期间的观测数据，累计时长达17.2天。在此期间，探测器记录到约100起反中微子候选事例，这些信号来自反应堆堆芯以及邻近乏燃料冷却池的残余放射性。探测得到的信号与精细的模拟结果高度一致，模拟过程充分考虑了剩余核燃料的总量以及长寿命裂变产物的衰变过程。这使得该结果首次通过实验，直接证实了关于停机反应堆与乏燃料会释放反中微子的理论预测。

 

领导该研究的安东尼·奥尼永补充解释道，此前大多数反中微子实验都聚焦于运行状态下的反应堆，那时反中微子通量大得多。想要探测到停机之后十分微弱的残余信号，不仅需要极低的本底噪声，还要依靠双乔兹实验合作组多年来开发出的精密分析技术，这对实验的灵敏度与稳定性提出了极高要求。

 

值得关注的是，双乔兹探测器最初被用于研究中微子振荡，并在测量中微子混合角θ13的工作中发挥了关键作用。混合角是描述中微子在传播过程中发生类型转换的基础物理参数。这项早期测量为后续研究中微子领域的正反物质不对称现象奠定了基础。如今，双乔兹又创下新的科研首次——成功捕捉到核反应堆停机之后依旧存在的微弱中微子辐射。

 

作为首份公开发表的参照基准，这些成果专门用于研究停机反应堆与乏燃料池的残余信号。该研究表明，未来的反中微子探测器不仅可以监测运行中的反应堆，也能在设备维护期间以及反应堆停机之后提供有效数据。这类测量手段对于独立确认反应堆的工作状态、追踪乏燃料存量等方面，都具有重要价值。